【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电容薄膜，涉及一种高性能聚丙烯薄膜、制备方法及其在直流支撑电容器中的应用。
技术介绍
1、
2、目前，我国新能源汽车电容薄膜与国外先进水平相比还存在很大差距，主要表现为：(1)电容器薄膜原材料纯度不高、依赖进口。新能源汽车用电容器薄膜的原材料源自北欧化工的高纯度聚丙烯(pp)，长期被国外垄断；中石化、镇海炼化试制的国产电容器薄膜用pp，其灰度含量、等规度指数、熔融指数等性能仍低于北欧化工公司，只局限于制造低端薄膜产品。(2)超薄电容器薄膜的加工成型方法和真空蒸镀工艺技术仍落后于国外。适用于新能源汽车柔性直流电容器，绝缘性能优的超薄聚丙烯薄膜成品率低，拉膜与蒸镀的工程化制备工艺稳定性较差。
3、国产聚丙烯薄膜介质损耗是进口产品的几倍甚至十几倍，击穿场强比进口产品击穿场强低100kv/mm左右，用国内聚丙烯电容薄膜卷绕而成的电容器随着其工作时间的加长，其内部温升较快，导致电容器的稳定性急剧下降，甚至造成电容器失效。超薄聚丙烯薄膜电容器发热、绝缘击穿故障频发，是制约国产超薄电容器薄膜在新能源汽车等领域应用的瓶颈问题。且聚丙烯薄膜的介电常数很低，大大限制了其储能密度。低的储能密度意味着需要增加电容器的体积和数量才能满足应用要求，这与电子器件的发展趋势是相违背的。因此，开发出一种具有高抗击穿强度且同时具有较高介电常数的聚丙烯薄膜应用于直流支撑电容器中，为新能源汽车的发展添砖加瓦。
4、近年来，随着材料复合技术的不断发展，研究者们发现，通过材料多组元间的复合可以有效地提升材料的综合性能，这为
5、金属-有机框架(metal-organic frameworks,mofs)材料，是一类以金属原子为中心由有机分子连接而组成的具有三维孔洞结构的晶体材料。金属原子中心和各种有机配体的空间搭配使材料的孔径大小可控，并具有特有的物理化学性质。纳米金属-有机框架材料(nano-crystalline mofs,nmofs)，既拥有传统大块金属-有机框架材料的性质，也有着纳米材料小尺寸所特有的物理化学性质。目前，尚无mofs材料在电容器用的聚丙烯薄膜中的使用研究。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种高性能聚丙烯薄膜、制备方法及其在直流支撑电容器中的应用，通过在聚丙烯中添加纳米沸石咪唑酯骨架材料，获得一种低厚度、高介电常数和抗击穿强度的聚丙烯薄膜。
2、本专利技术的一个目的通过以下技术方案来实现：
3、一种高性能聚丙烯薄膜，包括聚丙烯基体以及分散在聚丙烯基体中的纳米沸石咪唑酯骨架材料(zif-8)，所述纳米沸石咪唑酯骨架材料的平均粒径≤100nm。
4、优选地，所述高性能聚丙烯薄膜的厚度≤6μm，例如可以为1、2、3、4、5、6μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，
5、本专利技术的高性能聚丙烯薄膜是要应用于直流支撑电容器中，其厚度≤6μm，非常薄，常规的纳米颗粒填充在厚度≤6μm的聚丙烯薄膜中所起的效果非常有限。本专利技术选用的纳米zif-8是由锌离子zn2+与2-甲基咪唑(2-mim)配位而成的一类金属-有机框架，表现出良好的生物相容性，在厚度≤6μm的聚丙烯薄膜中起到非常好的性能改善作用。且本专利技术添加的纳米沸石咪唑酯骨架材料相对于其它种类的纳米金属-有机框架材料具有优异的聚丙烯薄膜性能改善效果。
6、本专利技术选用的纳米沸石咪唑酯骨架材料的制备方法不做特别限制，可以任意采用现有的方法制备而得。可列举如下：将六水合硝酸锌的甲醇溶液加入至2-甲基咪唑的甲醇溶液中，六水合硝酸锌和2-甲基咪唑的摩尔比为1:7.9～8.2，搅拌反应30～45min，离心，甲醇清洗，然后干燥得纳米沸石咪唑酯骨架材料。
7、优选地，所述纳米沸石咪唑酯骨架材料的平均粒径为10～80nm。例如可以为10nm、15nm、20nm、25nm、40nm、45nm、50nm、60nm、70nm、80nm中的任意一值，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
8、纳米沸石咪唑酯骨架材料的平均粒径需要控制，粒径太小，作用有限；而粒径太大，会增加聚丙烯的介电损耗，降低击穿场强。
9、优选地，所述纳米沸石咪唑酯骨架材料为聚丙烯基体质量的0.003～0.01wt％。例如可以为0.003wt％、0.004wt％、0.005wt％、0.006wt％、0.007wt％、0.008wt％、0.009wt％、0.01wt％中的任意一值，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
10、纳米沸石咪唑酯骨架材料的添加量过低，介电常数和击穿场强增加有限，而添加量过高，介电常数增加，但是击穿场强却大大降低。将纳米沸石咪唑酯骨架材料的添加量控制在合适的范围内，才能获得同步具有高介电常数和抗击穿强度的聚丙烯薄膜。
11、进一步优选，所述纳米沸石咪唑酯骨架材料为聚丙烯基体质量的0.004～0.006wt％。
12、优选地，所述纳米沸石咪唑酯骨架材料的平均粒径为10～80nm，且所述纳米沸石咪唑酯骨架材料为聚丙烯基体质量的0.004～0.006wt％。
13、本专利技术将纳米沸石咪唑酯骨架材料添加入聚丙烯材料中，有利于提高聚丙烯材料的介电常数。纳米沸石咪唑酯骨架材料具有非常大的比表面积，在纳米材料和聚丙烯基体界面处会引入大量陷阱，降低载流子平均自由程和载流子迁移率，限制传输过程。而通过控制纳米沸石咪唑酯骨架材料的添加量以及粒径大小，可以促使聚丙本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高性能聚丙烯薄膜，其特征在于，所述高性能聚丙烯薄膜包括聚丙烯基体以及分散在聚丙烯基体中的纳米沸石咪唑酯骨架材料，所述纳米沸石咪唑酯骨架材料的平均粒径≤100nm。
2.根据权利要求1所述的一种高性能聚丙烯薄膜，其特征在于，所述高性能聚丙烯薄膜的厚度≤6μm。
3.根据权利要求1所述的一种高性能聚丙烯薄膜，其特征在于，所述纳米沸石咪唑酯骨架材料的平均粒径为10～80nm。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种高性能聚丙烯薄膜，其特征在于，所述纳米沸石咪唑酯骨架材料为聚丙烯基体质量的0.003～0.01wt％。
5.根据权利要求4所述的一种高性能聚丙烯薄膜，其特征在于，所述纳米沸石咪唑酯骨架材料为聚丙烯基体质量的0.004～0.006wt％。
6.根据权利要求1所述的一种高性能聚丙烯薄膜，其特征在于，所述高性能聚丙烯薄膜在25℃的直流击穿场强≥680kV/mm，25℃的介电常数≥2.4(1kHz)。
7.如权利要求1所述的一种高性能聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，熔体经过激冷辊及风淋进行冷却定型，激冷辊的温度为95～110℃，得到的铸片厚度为200.0～400.0μm。。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，纵向拉伸步骤包括：纵向预热、纵向拉伸以及纵向定型，纵向预热的温度为100～135℃、纵向拉伸的温度为151～155℃以及纵向定型的温度为152～158℃。
11.根据权利要求7或10所述的制备方法，其特征在于，纵向拉伸倍率为5～8倍。
12.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，横向拉伸步骤包括：横向预热、横向拉伸以及横向定型，横向预热的温度为160～175℃、横向拉伸的温度为163～168℃以及横向定型的温度为176～182℃。
13.根据权利要求7或12所述的制备方法，其特征在于，横向拉伸倍率为7～10倍。
14.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，第一次时效处理在无尘等级1万级或1万级以下进行，在20～40℃下处理30～100h。
15.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，第二次时效处理在无尘等级1万级或1万级以下进行，在20～40℃下处理15～40h。
16.如权利要求1所述的一种高性能聚丙烯薄膜在直流支撑电容器中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种高性能聚丙烯薄膜，其特征在于，所述高性能聚丙烯薄膜包括聚丙烯基体以及分散在聚丙烯基体中的纳米沸石咪唑酯骨架材料，所述纳米沸石咪唑酯骨架材料的平均粒径≤100nm。
2.根据权利要求1所述的一种高性能聚丙烯薄膜，其特征在于，所述高性能聚丙烯薄膜的厚度≤6μm。
3.根据权利要求1所述的一种高性能聚丙烯薄膜，其特征在于，所述纳米沸石咪唑酯骨架材料的平均粒径为10～80nm。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种高性能聚丙烯薄膜，其特征在于，所述纳米沸石咪唑酯骨架材料为聚丙烯基体质量的0.003～0.01wt％。
5.根据权利要求4所述的一种高性能聚丙烯薄膜，其特征在于，所述纳米沸石咪唑酯骨架材料为聚丙烯基体质量的0.004～0.006wt％。
6.根据权利要求1所述的一种高性能聚丙烯薄膜，其特征在于，所述高性能聚丙烯薄膜在25℃的直流击穿场强≥680kv/mm，25℃的介电常数≥2.4(1khz)。
7.如权利要求1所述的一种高性能聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯原料的等规指数≥98.0％，熔融指数mfr为3.2～4.0g/10min(230℃，2.16kg)，灰分含量≤20ppm。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄剑鹏，张永豪，
申请(专利权)人：宁波大东南万象科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。